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2019年聚酰亞胺膜(PI膜)行業(yè)市場規(guī)模、下游應用及產能分布:FPC是聚酰亞胺膜最大的應用領域,驅動PI膜向上[圖]

    聚酰亞胺(Polyimide,PI)是分子主鏈中含有酰亞胺基團(-CO-NHCO-)的芳雜環(huán)高分子化合物,被譽為“解決問題的能手”。PI是目前能夠實際應用的最耐高溫的高分子材料,同時在低溫下也能保持較好性能,長期在-269℃到280℃范圍內不變形。此外PI材料在加工性能、機械性能、絕緣性能、阻燃性能,耐化學腐蝕性、耐輻射性能等諸多方面均有良好的表現(xiàn),可廣泛應用于航天、機械、醫(yī)藥、電子等高科技領域。

聚酰亞胺的優(yōu)良性能及特點

性能
特點
熱穩(wěn)定性
諸如全芳香聚酰亞胺開始分解溫度一般都在500℃左右,由聯(lián)苯二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺,熱分解溫度達到600℃左右,是迄今為止聚合物中熱穩(wěn)定性最高的品種之一
耐低溫性
在4K(-269℃)的液態(tài)氦中仍不會脆裂
加工性能
聚酰亞胺適用于大多數(shù)聚合物的方法進行加工,既使用于利用溶液進行流延成膜、懸涂和絲網(wǎng)印刷,也可以用熔融加工的方法進行熱壓、擠塑、注射成型,甚至也可以得到熔體黏度很低的預聚物進行傳遞模塑(RTM)
機械性能
抗張強度:未填充的抗張強度都在100MPa以上,均苯型聚酰亞胺薄膜為250MPa,而聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜(Upilex)達到530MPa;彈性模量:作為工程塑料,彈性模量通常為3-4GPa。據(jù)理論計算,由均苯二酐和對苯二胺合成的聚酰亞胺纖維彈性模量可達500GPa,僅次于碳纖維
耐化學腐蝕性
對稀酸較為穩(wěn)定,但一般品種不大耐水解,可利用堿性水解回收原料二酐和二胺
熱膨脹系數(shù)
聚酰亞胺熱膨脹系數(shù)在2×10-5到5×10-5k-1,聯(lián)苯型聚酰亞胺可達10-6k-1,與金屬在同一個水平上,個別品種甚至可以達到10-7k-1
耐輻照性
聚酰亞胺薄膜在吸收劑量達5x107Gy時,強度仍可保留86%
介電性能
普通聚酰亞胺的相對介電常數(shù)為3.4左右,引入氟、大的側基或將空氣以納米尺寸分散在聚酰亞胺中,相對介電常數(shù)可降到2.5左右,介電損耗10-3,介電強度為100-300kV/mm,在寬廣的溫度和頻率范圍內仍能保持極好的絕緣性能
其他性能
溶解度譜寬、低發(fā)煙率、真空下低放氣率、無毒

數(shù)據(jù)來源:公開資料整理

    一、聚酰亞胺膜行業(yè)市場規(guī)模

    按照化學組成和加工特性,聚酰亞胺具有不同的分類。聚酰亞胺按化學組成,可分為芳香族和脂肪族兩類;按加工特性,可分為熱塑性和熱固性兩類。熱塑性聚酰亞胺主要包括均苯酐型、聯(lián)苯酐型以及氟酐型,而熱固性聚酰亞胺主要包括雙馬來酰亞胺樹脂以及PMR酰亞胺樹脂。

聚酰亞胺不同分類

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    聚酰亞胺的應用形態(tài)廣泛,主要有薄膜、涂料、復合材料、纖維、泡沫塑料、工程塑料等,其中薄膜是電子級應用的主要形態(tài)。PI薄膜是聚酰亞胺最早進入商業(yè)流通領域且用量最大的一種,主要產品有杜邦的Kapton、宇部興產的Upilex系列和鐘淵的Apical。此后,隨著市場需求的不斷細化以及技術水平的提高,不同特殊單體制備的PI薄膜以及改性PI薄膜逐漸成為了電子級應用的主要材料形態(tài)。

    傳統(tǒng)的PI薄膜顏色多為黃色,最早應用于電機的槽絕緣及電纜繞包材料,多為電工級產品。隨著航空、軌道交通以及電子信息等諸多技術領域日新月異的發(fā)展,市場和產品的不斷細分以及新興研究領域的開拓,電工級PI膜已經不能完全滿足市場的多元化需求,通過特殊單體制備的不同功能PI薄膜和改性的傳統(tǒng)PI薄膜可以滿足新型的電子級應用需求。

電子級PI膜特性及下游應用

類型
特性
下游應用
黑色PI薄膜
良好的遮光性、導熱性、導電性、防靜電性
智能手機、平板電腦等電子產品用的導熱石墨膜
PI柔性基板膜
高耐熱性、高溫尺寸穩(wěn)定性、強柔韌性、阻水阻氧性、表面平坦性
OLED手機的基板材料
透明PI薄膜
光學性能好、介電常數(shù)低、熱穩(wěn)定性好以及力學性能優(yōu)異
OLED手機的觸控膜、蓋板材料
低熱膨脹系數(shù)PI薄膜
高強度、高尺寸穩(wěn)定性以及良好的可加工工藝性
FCCL(撓性覆銅板)
超薄PI薄膜
超薄
FPC覆蓋膜
改性PI薄膜
低介電常數(shù)
5G手機天線材料

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    PI薄膜市場空間廣闊。預計隨著下游電子行業(yè)的進步,到2022年全球PI薄膜材料的市場規(guī)模將達到24.5億美元。

全球PI膜材料市場規(guī)模(億美元)

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    二、聚酰亞胺膜行業(yè)下游應用

    1.FPC是PI膜最大的應用領域,驅動PI膜向上

    PI薄膜可制成撓性覆銅板(FCCL)基材和覆蓋膜,實現(xiàn)FPC的可撓性。FPC由撓性覆銅板(FCCL)和PI覆蓋膜組成。工藝流程為先在PI薄膜上涂上膠粘劑,再配置銅箔,形成FCCL,再描出目標線路,在酸性條件下,溶解除去銅和光刻樹脂,最后在FCCL上部用壓機復貼上帶膠粘劑的PI薄膜(覆蓋膜)。因此,生產FPC不僅需要PI薄膜作為FCCL基材的原材料,還需要用于加工FPC的覆蓋膜。

    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國PI膜行業(yè)市場運營狀況及發(fā)展規(guī)模預測報告》數(shù)據(jù)顯示:2018年全球FPC產值規(guī)模達約128億美元,隨著電子產品小型化需求的不斷增加,預計2022年全球FPC產值規(guī)模有望達到149億美元左右,將拉動對原材料PI薄膜的需求。

全球FPC產值波動上升

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    2.OLED行業(yè)方興未艾,支撐PI膜材料需求

    全球AMOLED的市場份額也在逐步提高。預測2020全球平板顯示器市場規(guī)模可達1151億美元,其中AMOLED約327億美元,占比28%;全球AMOLED合計產能預計將會達到3350萬平方米,其中W-OLED(白光OLED)產能為880萬平方米,RGB-OLED產能為2470萬平方米。

全球平板顯示器市場規(guī)模(億美元)

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AMOLED產能及預測(百萬平方米)

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    2019年全球OLED智能手機面板出貨量4.65億片,同比增長7.89%,其中三星以3.97億片的出貨量占據(jù)了全球85.4%的市場份額,京東方和和輝光電分別擁有3.60%和3.40%的市場份額。2020年全球OLED智能手機面板出貨量將達到7億片,市場需求迎來整體上升期。

全球OLED智能手機面板出貨量(百萬片)

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    OLED在智能手機端的產能有望超過LCD。OLED在小尺寸屏幕,特別是智能手機端的應用已經逐漸普及,三星、華為、蘋果等手機生產商紛紛采用OLED屏幕制造技術。2018年全球智能手機端的OLED產能占比為47.0%,隨著OLED技術的不斷成熟及成本不斷的下降,智能手機端OLED的產能有望在2020年達到53.0%,超過LCD,成為移動端的主流顯示技術。

智能手機端OLED產能占比有望在2020年超過LCD

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    PI膜是實現(xiàn)智能手機OLED柔性顯示的關鍵。傳統(tǒng)OLED屏幕以玻璃作為封裝、顯示材料。傳統(tǒng)OLED封裝中,一般采用玻璃基板和玻璃蓋板,由于玻璃難以彎曲,傳統(tǒng)OLED顯示屏無法實現(xiàn)折疊和卷曲的功能。傳統(tǒng)OLED器件的封裝方法是通過玻璃蓋子把器件密封到氮氣或氬氣的環(huán)境中,蓋子與基底之間通過UV處理過的環(huán)氧樹脂固化來密封,另外通過加入氧化鈣或氧化鋇來吸收從外界滲透進的水汽,以此提高器件壽命,但封裝方法導致傳統(tǒng)的剛性OLED屏幕較厚。

    PI材料實現(xiàn)了OLED屏幕的曲面與可折疊功能。隨著2007年三星在全世界首次成功實現(xiàn)了OLED屏幕的批量生產,并將剛性OLED技術應用至智能手機之上,OLED技術在移動便攜設備上經歷了快速的發(fā)展。如果要實現(xiàn)柔性的OLED顯示,基板和蓋板均需要更換為柔性材料。柔性OLED具備普通OLED的寬視角、高亮度等優(yōu)點,同時由于襯底是具有良好柔韌性的材料,因此比傳統(tǒng)玻璃襯底的OLED顯示屏更輕薄、更耐沖擊。可見,從剛性OLED屏到曲面屏,再到如今的可折疊柔性OLED屏,PI膜材料逐漸成為了OLED手機TFT基底和蓋板的應用材料。

PI材料在不同類型OLED屏幕中的應用

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    柔性基板需求增速快,帶動PI漿料市場規(guī)模提升。柔性基底OLED在2019年的產能約為1148萬平方米,占比62.0%,超過了剛性基底OLED。隨著智能手機的不斷進化,預計2023年柔顯基底OLED面板年產能將增長至1969萬平方米左右,預計相比2019年增長71.5%。2019年全球PI基板材料的市場規(guī)模約為3981萬美元,預計2020年有望達到5500萬美元。

全球PI膜基板材料市場規(guī)模

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    3.聚酰亞胺膜在散熱上存在增長機會

    導熱石墨膜是5G時代解決電子器件散熱的優(yōu)良材料。隨著5G時代的來臨,智能手機、個人電腦、平板電腦等電子器件為了實現(xiàn)其高性能、即時通訊等功能而高度集成化,內部材料表面產生的熱量急劇增加。為了防止影響電子元件的壽命和保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性,電子器件需借助導熱材料將多余熱量排除,常用導熱材料有金屬材料、人造石墨膜等。傳統(tǒng)金屬導熱材料由于密度較大、熱導率較低、熱膨脹系數(shù)高、無法進一步減薄彎曲、耐化學性差等缺點,無法滿足嚴苛的散熱需求。而人造石墨膜因高導熱系數(shù)以及較低密度的特點,成為了5G時代電子器件散熱的優(yōu)良材料。

    PI膜是制造導熱石墨膜的關鍵材料。石墨導熱膜的生產工藝是將PI薄膜與石墨紙切割成規(guī)定尺寸,層層疊放至確定高度,在每層PI薄膜中夾入石墨紙,再將交叉后的石墨紙與PI薄膜放入1000℃的碳化爐中進行1-6小時的碳化,接著在2800℃-3000℃的氮氣或是氬氣環(huán)境中進行石墨化,最后進行延壓、貼合、模切、復卷等步驟,最終產出成品。

導熱石墨膜生產工藝

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    三、PI膜行業(yè)產能分布

    高端電子級PI膜市場被海外公司壟斷。由于研發(fā)層次及難度很高,目前高端PI薄膜全球市場份額主要被國外少數(shù)企業(yè)所壟斷。國內企業(yè)開始發(fā)力高端產品。從2017年開始,PI薄膜廣闊的市場前景及國內產業(yè)現(xiàn)狀引起眾多企業(yè)及資本的關注,國內多家企業(yè)開始引進國外先進的生產設備,布局化學亞胺法高性能PI薄膜。未來幾年,隨著國內新建PI薄膜生產線量產,國內PI薄膜產能及技術水平與國際PI薄膜巨頭差距有望進一步減小。

國內各PI薄膜及原材料企業(yè)產品概況及產能

公司名稱
公司地點
產品名稱
產能(噸/年)
亞胺化方式
制造技術
達邁科技
臺灣新竹
電子級PI膜、CPI膜、黑色PI膜
2800
化學亞胺法
/
時代新材
湖南株洲
電子級TN型PI膜
500
化學亞胺法
流延
丹邦科技
廣東深圳
微電子級PI膜
300
化學亞胺法
流延
鼎龍股份
湖北武漢
柔性基板顯示PI漿料
300
/
/
中天科技
江蘇南通
高性能PI薄膜
300
化學亞胺法
/
國風塑業(yè)
安徽合肥
電子級PI膜
180
/
/
深圳瑞華泰薄膜科技
廣東深圳
PI膜
1500
熱亞胺法
流延、雙拉
桂林電器科學研究院
廣西桂林
PI膜
1280
熱亞胺法
雙拉
溧陽華晶科技
江蘇溧陽
PI膜
230
熱亞胺法
雙拉
江陰天華科技
江蘇江陰
PI膜
500
熱亞胺法
雙拉
江蘇亞寶絕緣材料
江蘇寶應
PI膜
300
熱亞胺法
流延、雙拉
山東萬達集團
山東東營
PI膜
240
熱亞胺法
雙拉
今山電子材料
浙江寧波
黑色PI膜、防靜電PI膜、高導熱PI膜、超高導熱石墨膜等
>200
/
/

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2019年國內各PI薄膜企業(yè)新建產能情況

公司名稱
項目名稱
產能(噸/年)
開始建設時間
進展
蘇州聚翠材料科技
黃色PI和透明PI
/
2019年2月
/
江蘇中天
高性能聚酰亞胺(微電子PI及MPI)
600
2019年2月
試產中
株洲時代華晟
化學法高性能PI膜
/
2019年3月
2020年6月投產
惠生泰州新材
電子級PI膜
1000萬平方米等量
2019年3月
/
株洲時代
化學法高性能PI膜
2000
2019年4月
/
山東海諾
電子信息絕緣PI膜
/
2019年5月
/
深圳瑞華泰薄膜科技
高分子新材料
/
2019年5月
2025年投產
湖南國柔
PI薄膜
1000
2019年6月
/
江西科昂電子
高性能PI薄膜
3500
2019年6月
/
浙江中科玖源
柔性顯示PI漿料/CPI膜
4500
2019年8月
2020年下半年投產

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